Отбор содержания и методические подходы к преподаванию темы "Логические основы информатики"

Разделы: Информатика


“Логические основы информатики” — одна из наиболее динамично развивающихся областей информационных технологий. Данный раздел при изучении в школьном курсе информатики несет большую методическую и познавательную нагрузку[1]. Знакомство с терминологией и символикой алгебры логики, с ее понятиями помогает развитию мыслительных способностей, развивает логическое мышление. Рассмотрение основ логики является залогом успешного изучения такой важного раздела как “Алгоритмизация и программирование”. Знания логических основ ЭВМ позволяет понять учащимся принципы конструирования компьютера. И, наконец, в современном информационном обществе алгебра логики является мощным инструментом пользователя в базах данных и информационно-поисковых системах [2].

Содержание данного раздела “ Логические основы информатики” состоит из двух тем: “Основы логики” и “Логические основы компьютера”.

Данные темы в курсе информатики можно преподавать по-разному. Можно разбить материал на части и вводить различными блоками в курсах основной и старшей школы. Можно отдельной темой изучить элементы математической логики, а в практических модулях использовать и закрепить полученные знания. Например, данный подход реализован в программе базового курса информатики авторского коллектива Н.В. Макаровой. Можно вводить основы логики и знакомить с логическими основами ЭВМ целиковым блоком в курсе информатики основной школы после освоения основ программирования, а в профильном курсе информатики старшей школы расширить и углубить знания по данной теме. Например, авторский коллектив С.Н. Тур, Т.П. Бокучава предлагает изучать темы: “Алгебра логики”, “Логические элементы и схемы”, “Решение задач по логике в среде программирования QВasic” первой темой в курсе информатики 9 класса.

Данные подходы, на наш взгляд, эффективные и имеют ряд преимуществ. Во-первых, у учащихся формируется целостное представление о логике как науке; во-вторых, учащиеся не отвлекаются на введение дополнительной информации при работе с практическими модулями “Базы данных”, “Текстовый процессор Word”; “Табличный процессор Excel”; в-третьих, легче усваиваются условные выражения и операторы языка программирования и учащиеся меньше ошибаются при их использовании.

Именно такой точки зрения мы рекомендуем придерживаться при преподавании темы “Логические основы информатики”.

Мы предлагаем следующее поурочное планирование в базовом курсе информатики основной школы и профильном курсе информатики старшей школы:

Поурочное планирование блока “Логические основы информатики” в базовом курсе информатики основной школы.

№ урока Название урока и содержание
1 Введение в логику. Знакомство с формальной логикой.

Исторические сведения. Понятие и суждение как формы человеческого мышления. Построение кругов Эйлера для отображения объёма понятий и отношений между ними.

2 Знакомство с формальной логикой.

Умозаключение как форма человеческого мышления. Определение логической структуры умозаключений. Основной принцип формальной логики.

3 Знакомство с алгеброй высказываний.

Основные логические операции. Приоритет логических операций. Таблицы истинности.

4 Определение формы и построение таблиц истинности сложных высказываний.

Определение структуры сложных высказываний. Построение таблиц истинности по алгоритму. Тождественно истинные, тождественно ложные и эквивалентные высказывания.

5 Логические функции. Построение таблиц истинности с помощью электронных таблиц Microsoft Excel 2003.

Логические функции от 2-ух переменных. Лабораторная работа на построение таблиц истинности сложных высказываний, используя инверсию, дизъюнкцию и конъюнкцию.

6 Логические основы ЭВМ.

Базовые логические элементы И, ИЛИ, НЕ. Построение логических элементов и схем. Построение таблиц истинности по заданной схеме. Построение логической схемы по заданной функции.

7 Логические основы ЭВМ.

Знакомство с сумматором и триггером. Повторение основных вопросов данного раздела. Подготовка к зачёту.

8 Зачёт по теме: “Логические основы информатики”,

Поурочное планирование блока “Логические основы информатики” в профильном курсе информатики старшей школы.

№ урока Название урока и содержание
1 Логика как наука. Повторение изученного материала базового курса основной школы.

Формы человеческого мышления. Основной принцип формальной логики. Развитие логики. Понятие об алгебре высказываний.

2 Связь между алгеброй логики и теорией множеств.

Логические операции. Диаграммы Эйлера-Венна для графической иллюстрации логических операций. Построение таблиц истинности сложных высказываний.

3 Логические переменные и логические функции. Практическая работа.

Повторение вопросов из базового курса по данной теме. Нормальная форма представления логической функции. Табличное и аналитическое представление логических функций. Построение таблиц истинности, проверка правильности преобразования логических выражений с использованием электронных таблиц StarOffice Calc.

4 Законы логики.

Законы формальной логики. Законы алгебры высказываний. Доказательство логических законов.

5 Упрощение сложных высказываний и логических функций.
6 Программирование логических задач.

Программирование построения таблиц истинности. Замена логических операций арифметическими. Решение логических задач на компьютере.

7-8 Решение логических содержательных задач.

Табличное решение логических задач. Решение логических задач с помощью графов, путём упрощения логических выражений, с помощью таблиц истинности. Пример компьютерного решения логических содержательных задач.

9 Логические основы ЭВМ.

Роль математической логики в создании ЭВМ. Цифровой сигнал. Простейшие преобразователи информации.

10 Логические основы ЭВМ.

СДНФ. СКНФ. Типовые логические устройства ЭВМ: сумматоры, одноразрядный полусумматор, одноразрядный сумматор на три входа, триггер.

На наш взгляд, изучение рассматриваемой темы должно предполагать следующие формы и методы организации образовательной деятельности:

1) Преподавание данной темы строиться на принципах развивающего и эвристического обучения. При введении нового материала, повторении и закреплении ранее изученных вопросов, а так же во время текущего контроля можно использовать эвристическую беседу.

2) Теоретический и практический материал для уроков лучше брать не из одного учебника, а использовать учебную литературу: [1], [2], [4], [5], [7].

3) Для более продуктивной работы на уроке мы предлагаем использовать листок для работы в классе, карточку для домашней работы. На уроке обязательно создается опорный конспект, а при организации уроков и домашней работы используется индивидуальный и дифференциальный подходы.

4) При введении нового материала по ходу урока используются современные технические средства, например, демонстрируется презентация. В Приложение 2 и Приложение 3 предлагаются презентации к урокам 1-2 базового курса информатики основной школы.

5) При изучении темы используются различные формы текущего и периодического контроля (беседа, диктант, тест, лабораторная и практическая работы). Большая роль отводится самоконтролю. В Приложении 4 предлагается тест по формальной логике.

6) Итоговый контроль проводится в виде контрольной работы.

Перечисленные выше методы и принципы организации преподавания темы “Логические основы информатики” мы реализовали в серии уроков, два из которых представлены в Приложении 1 данной работы.

Литература

  1. Лыскова В.Ю., Ракитина Е.А. Логика в информатике. М.: Информатика и Образование, 2006. 155 с.
  2. Босова Л.Л. Арифметические и логические основы ЭВМ. М.: Информатика и образование, 2000. 207 с.
  3. Макарова Н.В. Программа по информатике к комплекту учебников по информатике // Системно-информационная концепция. С: Питер, 2005. 275 с.
  4. Макарова Н.В и др.. Учебник. Информатика для 7-9 кл. /Под ред. Макаровой Н.В. С.: Питер, 2003. 315 с.
  5. Макарова Н.В., Кузнецова И.Н., Феофанова Е. Практикум по информационным технологиям / под ред. Макаровой Н.В. С.: Питер, 2005. 285 с.
  6. Тур С.Н., Бокучава Т.П. Первые шаги в мире информатики. Методическое пособие для учителей. 9 класс. С.: “БХВ-Петербург”, 2002. 302 с.
  7. Тур С.Н., Бокучава Т.П. Первые шаги в мире информатики. Опорные конспекты для 9 класса. С.: “БХВ-Петербург”, 2002. 302 с.
  8. Программы для общеобразовательных учреждений: Информатика. 2-11 классы. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 205 с.
  9. Угринович Н., Преподавание курса “Информатика и информационные технологии”. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2005. 95 с.

30.03.2007